(57)【要約】  レーザ溶接による溶接部Ｗの溶接良否を判定するに際して、高速度カメラ１１を用いて溶接部Ｗないしその近傍を撮影し、撮影した画像内の単位長さ辺りのスパッタＰの数及び高輝度部面積をパラメータとして解析部１２で解析し、この解析したパラメータをあらかじめ作成した対照テーブルに対比させて溶接部Ｗａの溶接の良否を判定して、溶接部Ｗの溶接良否をモニタ１３上に表示する。レーザ溶接による溶接部の良否判定のみならず剪断強度予測や破断モード予測をインプロセスで行うことができ、その結果、高速で且つ高精度なレーザ溶接に対応した品質管理を行うことが可能である。
2011024904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ溶接による溶接部の溶接良否を判定する方法であって、
高速度カメラを用いて前記溶接部ないしその近傍を撮影し、
撮影した画像内の単位長さ辺りのスパッタ数や高輝度部面積やキーホールの検出頻度などのパラメータを解析し、
この解析したパラメータと、あらかじめ作成した対照テーブルとの対比により前記溶接部の溶接の良否を判定して、この溶接良否結果をモニタ上に表示する
ことを特徴とする。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ溶接良否判定方法であって、
レーザ溶接による互いに重ねた鋼板同士の溶接部の良否を判定するに際して、
撮影した画像内の単位長さ辺りのスパッタ数及び高輝度部面積をパラメータとして解析し、
前記単位長さ辺りのスパッタ数があらかじめ作成した対照テーブルにおける基準値を超える場合を前記鋼板間の間隙過小によるピットの発生と判定すると共に、前記高輝度部面積の分散値があらかじめ作成した対照テーブルにおける基準値を超える場合を前記鋼板間の間隙過大による溶け落ちの発生と判定し、
前記単位長さ辺りのスパッタ数及び前記高輝度部面積の分散値がいずれも前記対照テーブルの基準値以内である場合を溶接良と判定して、この溶接良否結果をモニタ上に表示する
ことを特徴とする。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ溶接良否判定方法であって、
撮影した画像内のキーホールの検出頻度をパラメータとして解析し、
前記キーホールの検出頻度があらかじめ作成した対照テーブルにおける基準の割合以上の場合を溶接良と判定し、
前記キーホールの検出頻度が前記対照テーブルにおける基準の割合に満たない場合を溶接不良と判定して、この溶接良否結果をモニタ上に表示する
ことを特徴とする。
【請求項４】
請求項２に記載のレーザ溶接良否判定方法であって、
レーザ溶接による互いに重ねた亜鉛メッキ鋼板同士の溶接部の良否を判定するに際して、
撮影した画像内のヒューム量をパラメータとして解析し、
前記ヒューム量があらかじめ作成した対照テーブルにおける基準値以内である場合を溶接良と判定し、
前記ヒューム量が前記対照テーブルにおける基準値を超える場合を溶接不良と判定して、この溶接良否結果をモニタ上に表示する
ことを特徴とする。
【請求項５】
レーザ溶接による溶接部の溶接良否を判定する装置であって、
前記溶接部ないしその近傍を撮影する高速度カメラと、
撮影した画像内のパラメータを画像解析して、溶接部の溶接良否を判定する解析部と、
この解析部で判定された前記溶接部の溶接良否を表示するモニタを備えた
ことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属、例えば、亜鉛メッキ鋼板に対してレーザ溶接を行う場合に、溶接部の良否を判定するのに用いられるレーザ溶接良否判定方法及び良否判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記したレーザ溶接による溶接部の良否を判定する装置としては、例えば、特許文献１に開示されている溶融池可視化装置がある。
この溶融池可視化装置は、光源と、カメラと、波長フィルタを備えている。光源は、レーザ溶接による溶融池に高輝度の短パルスレーザ光を照射する。カメラは、溶融池付近を撮影する高速度シャッターを有している。波長フィルタは、カメラに配置されており、この波長フィルタは、短パルスレーザ光の波長のみを透過させるものとなっている。【０００３】
この溶融池可視化装置の光源は、溶融池に向けて短パルスレーザ光をプラズマ光やレーザ散乱光よりも高い輝度で照射する。この溶融池可視化装置のカメラは、光源による短パルスレーザ光の照射間隔と同期して、高速度シャッターを開閉させるようになっている。光源による短パルスレーザ光の照射間隔と同期してカメラの高速度シャッターが開かれると、溶融池の撮影がなされ、この時点において、プラズマ光やレーザ散乱光は、波長フィルタによって減衰させられた状態となっているので、溶融池のモニタ上での観察が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平11-179578号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、レーザ溶接の技術的進歩によって、高速で且つ高精度なレーザ溶接施工が可能になった。これに伴って、溶接部の溶接状態を迅速にそして正確に把握して良否判定を行う検査手法が求められている。【０００６】
ところが、上記した従来の溶融池可視化装置は、溶融池の可視化を実現しているものの、溶融池をコマ撮りする都合上、溶融池の観察は溶接終了後になる。つまり、良否判定を迅速に行うことができない。加えて、従来の溶融池可視化装置は、溶融状態のみを観察するので、溶接欠陥の診断ばかりか、剪断強度予測や破断モード予測を行うことが困難であるという問題があり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。【０００７】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、レーザ溶接による溶接部の良否判定のみならず剪断強度予測や破断モード予測をインプロセスで行うことができ、その結果、高速で且つ高精度なレーザ溶接に対応した品質管理を行うことが可能であるレーザ溶接良否判定方法及び良否判定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここで、レーザにより金属板同士を溶接する場合、例えば、レーザにより亜鉛メッキ鋼板同士を重ねて溶接する場合、鋼板間の間隙が狭過ぎたり、光学系の曇りなどによりレーザ出力が低下していたりすると、亜鉛メッキ鋼板の亜鉛メッキのみが溶融してピットが生じることが知られている。同じく、レーザにより亜鉛メッキ鋼板同士を重ねて溶接する場合、鋼板間の間隙が広すぎたり、レーザ出力が大きすぎたり、溶接速度が遅かったりすると、溶接金属が不足して溶け落ちが生じることが知られている。【０００９】
本発明者らは、レーザ溶接において溶接不良であるピットが生じる場合には、スパッタ数が多くなり、また、溶接不良である溶け落ちが生じる場合には、高輝度部面積の分散値が大きくなることを長年の経験に基づいて認識している。そして、本発明者らは、これらのような溶接不良を招く場合には、上記スパッタ数や高輝度部面積などのパラメータに加えて、キーホールの検出頻度が減少することも認識している。【００１０】
そこで、本発明者らは、焦点距離１０００ｍｍのレーザヘッドからのレーザにより、板厚１．０ｍｍの亜鉛メッキ鋼板同士を重ねて溶接し、この際のスパッタの飛散量や高輝度部面積の分散値やキーホールの検出頻度などのパラメータと、上記したピットや溶け落ちなどの溶接欠陥の発生率との関係を調べた。
また、本発明者らは、板厚０．７ｍｍ，２．０ｍｍの各亜鉛メッキ鋼板に対しても上記と同様な溶接をそれぞれ行い、板厚の異なる各鋼板毎に、スパッタの飛散量と、溶接欠陥発生率との関係を調べた。【００１１】
上記板厚１．０ｍｍの亜鉛メッキ鋼同士を重ねた溶接時におけるスパッタの飛散量や高輝度部面積の分散値やキーホールの検出頻度などのパラメータと、上記したピットや溶け落ちなどの溶接欠陥の発生率との関係を図９〜図１１に示し、板厚０．７ｍｍ，２．０ｍｍの亜鉛メッキ鋼同士を重ねた各溶接時におけるスパッタの飛散量と、溶接欠陥発生率との関係を図１２及び図１３に示す。【００１２】
図９及び図１２，図１３に示す結果から、鋼板の板厚の大小にかかわらず、溶接欠陥発生率が増加するほど単位長さ辺りのスパッタ数が線形的に増加する傾向が確認でき、また、図１０に示す結果から、溶接欠陥発生率が増加するほど高輝度部面積の分散値が大きくなる傾向が確認でき、さらに、図１１に示す結果から、溶接欠陥発生率が増加するほどキーホールの検出頻度が減少する傾向が確認できた。【００１３】
このように、本発明者らは、レーザによる溶接部をスパッタの飛散量や高輝度部面積の分散値やキーホールの検出頻度などのパラメータを用いて解析することで、溶接部の溶接欠陥発生率を予測することができるのを確認し、さらに検討を重ねて本発明をするに至った。【００１４】
すなわち、本発明は、ＣＯ２レーザ光やＹＡＧレーザ光を用いたレーザ溶接による溶接部の溶接良否を判定するのに好適な方法であって、高速度カメラを用いて前記溶接部ないしその近傍を撮影して、撮影した画像内の単位長さ辺りのスパッタ数や高輝度部面積やキーホールの検出頻度などのパラメータを解析し、この解析したパラメータをあらかじめ作成した対照テーブルに対比させて前記溶接部の溶接の良否を判定して、この溶接良否結果をモニタ上に表示する構成としている（請求項１）。【００１５】
また、本発明は、上記レーザ溶接良否判定方法であって、レーザ溶接による互いに重ねた鋼板同士の溶接部の良否を判定するに際して、撮影した画像内の単位長さ辺りのスパッタ数及び高輝度部面積をパラメータとして解析し、前記単位長さ辺りのスパッタ数があらかじめ作成した対照テーブルにおける基準値を超える場合を前記鋼板間の間隙過小によるピットの発生と判定すると共に、前記高輝度部面積の分散値があらかじめ作成した対照テーブルにおける基準値を超える場合を前記鋼板間の間隙過大による溶け落ちの発生と判定し、前記単位長さ辺りのスパッタ数及び前記高輝度部面積の分散値がいずれも前記対照テーブルの基準値以内である場合を溶接良と判定して、この溶接良否結果をモニタ上に表示する構成としている（請求項２）。【００１６】
好ましくは、撮影した画像内のキーホールの検出頻度をパラメータとして解析し、前記キーホールの検出頻度があらかじめ作成した対照テーブルにおける基準の割合以上の場合を溶接良と判定し、前記キーホールの検出頻度が前記対照テーブルにおける基準の割合に満たない場合を溶接不良と判定して、この溶接良否結果をモニタ上に表示する構成としている（請求項３）。【００１７】
好ましくは、レーザ溶接による互いに重ねた亜鉛メッキ鋼板同士の溶接部の溶接良否を判定するに際して、撮影した画像内のヒューム量をパラメータとして解析し、前記ヒューム量があらかじめ作成した対照テーブルにおける基準値以内である場合を溶接良と判定し、前記ヒューム量が前記対照テーブルにおける基準値を超える場合を溶接不良と判定して、この溶接良否結果をモニタ上に表示するヒューム量があらかじめ作成した対照テーブルにおける基準値以内である場合を溶接良と判定すると共に前記基準値を超える場合を溶接不良と判定して、溶接部の溶接良否をモニタ上に表示する構成としている（請求項４）。【００１８】
さらに、本発明は、ＣＯ２レーザ光やＹＡＧレーザ光を用いたレーザ溶接による、例えば、互いに重ねた鋼板同士の溶接部の溶接良否を判定する装置であって、前記溶接部ないしその近傍を撮影する高速度カメラと、撮影した画像内のパラメータを画像解析して溶接部の溶接良否を判定する解析部と、この解析部で判定された前記溶接部の溶接良否を表示するモニタを備えた構成としている（請求項５）。【００１９】
本発明に係るレーザ溶接良否判定方法及びレーザ溶接良否判定装置において、単位長さ辺りのスパッタ数を解析パラメータとする場合は、スパッタ数と溶接欠陥発生率との相関関係に基づいて対照テーブルを作成し、この対照テーブル上に溶接の良否を判定する基準値を設定する。この基準値は、要求される品質の度合いに応じて決定される。【００２０】
これと同様に、高輝度部面積の分散値を解析パラメータとする場合は、高輝度部面積の分散値と溶接欠陥発生率との相関関係に基づいて対照テーブルを作成し、この対照テーブル上に溶接の良否を判定する基準値を設定し、キーホールの検出頻度を解析パラメータとする場合は、キーホールの検出頻度と溶接欠陥発生率との相関関係に基づいて対照テーブルを作成し、この対照テーブル上に溶接の良否を判定する基準の割合を設定する。この基準の割合も、要求される品質の度合いに応じて決定される。【００２１】
また、レーザ溶接による互いに重ねた亜鉛メッキ鋼板同士の溶接部の溶接良否判定を行う際に、亜鉛メッキが溶融して発生するヒューム量をパラメータとする場合には、ヒューム量と溶接欠陥発生率との相関関係に基づいて対照テーブルを作成し、この対照テーブル上に溶接の良否を判定する基準値を設定する。この基準値も、要求される品質の度合いに応じて決定される【００２２】
本発明に係るレーザ溶接良否判定方法及びレーザ溶接良否判定装置において、互いに重ねた鋼板同士の溶接に用いる場合には、欠陥発生率と線形的な相関関係があって、欠陥発生率が推定し易いスパッタ数及び高輝度部面積の分散値を解析パラメータとして用いることが望ましい。【００２３】
また、例えば、互いに重ねた亜鉛メッキ鋼板同士の溶接において、ピットのような亜鉛蒸気による欠陥は、亜鉛蒸気により溶接金属が吹き飛ばされて生じるものである。この吹き飛ばされた溶接金属はスパッタであると考えられるので、このようにスパッタが欠陥生成現象と関連付けし易い観点からも、スパッタ数を解析パラメータとして用いることが望ましい。【００２４】
本発明に係るレーザ溶接良否判定方法及びレーザ溶接良否判定装置は、通常のレーザ溶接のほか、レーザリモート溶接や、レーザアークハイブリット溶接にも適用することができる。レーザリモート溶接は、ガルバノミラー等の光学系を用いて長焦点距離のレーザを高速で移動させる溶接である。
この際、溶接部ないしその近傍を撮影する高速度カメラの設置位置は特に限定しない。本発明をレーザリモート溶接に適用した場合には、レーザ光と同軸を成すように高速度カメラを配置することが望ましく、これにより、高速で移動する溶接部を確実に撮影し得ることとなる。【００２５】
本発明に係るレーザ溶接良否判定方法及びレーザ溶接良否判定装置では、レーザ光、例えば、ＣＯ２レーザ光が金属に照射されて溶接が始まるのと同時に、高速度カメラにより溶接部の撮影が開始されると、撮影した画像内の単位長さ辺りのスパッタ数や高輝度部面積やキーホールの検出頻度などのパラメータが順次解析される。そして、この解析されたパラメータがあらかじめ作成した対照テーブルと対比され、これにより、溶接部の溶接の良否が判定されて、いずれのパラメータの場合も溶接部の溶接の良否がモニタ上に表示される。【００２６】
つまり、本発明に係るレーザ溶接良否判定方法及びレーザ溶接良否判定装置では、溶接作業を行いつつ、目視することができない溶接部の溶接の良否を認識し得ることとなり、加えて、溶接部の欠陥発生率や欠陥発生量に基づいて、引張剪断強度及び破断モードが予想できるようになる。
ここで、本発明に係るレーザ溶接良否判定方法及びレーザ溶接良否判定装置を互いに重ねた鋼板同士の溶接に用いる場合には、解析パラメータとして、スパッタ数及び高輝度部面積の分散値を採用すると、鋼板間の間隙過小によるピットの発生と、適正な溶接と、鋼板間の間隙過大による溶け落ちの発生とを一貫して認識し得ることとなる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るレーザ溶接良否判定方法及びレーザ溶接良否判定装置では、溶接作業を行いながら、溶接部の溶接の良否を判定することができ、したがって、高速で且つ高精度なレーザ溶接に対応した品質管理を行うことが可能になるという非常に優れた効果がもたらされる。
また、本発明に係るレーザ溶接良否判定方法では、鋼板間の間隙過小によるピットの発生と、適正な溶接と、鋼板間の間隙過大による溶け落ちの発生とを一貫して認識することができ、より高度な品質管理を行うことが可能になるという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例に係るレーザ溶接良否判定装置の構成説明図である。
【図２】図１の円内の拡大斜視説明図である。
【図３】図１に示したレーザ溶接良否判定装置の解析パラメータであるスパッタ数による詳細型溶接良否判定フローチャートである。
【図４】図３の詳細型溶接良否判定フローチャートに対応するスパッタ数解析例を示す画像である。
【図５】図１に示したレーザ溶接良否判定装置の解析パラメータである高輝度部面積の分散値による溶接良否判定フローチャートである。
【図６】図１に示したレーザ溶接良否判定装置の解析パラメータであるキーホールの検出頻度による溶接良否判定フローチャートである。
【図７】図５及び図６の各フローチャートに対応する解析例を示す画像である。
【図８】図１に示したレーザ溶接良否判定装置の解析パラメータであるスパッタ数による簡易型の溶接良否判定フローチャートである。
【図９】板厚１．０ｍｍの亜鉛メッキ鋼板同士を重ねて溶接する際の溶接欠陥発生率とスパッタ数との関係を示すグラフである。
【図１０】板厚１．０ｍｍの亜鉛メッキ鋼板同士を重ねて溶接する際の溶接欠陥発生率と高輝度部面積の分散値との関係を示すグラフである。
【図１１】板厚１．０ｍｍの亜鉛メッキ鋼板同士を重ねて溶接する際の溶接欠陥発生率とキーホールの検出頻度との関係を示すグラフである。
【図１２】板厚０．７ｍｍの亜鉛メッキ鋼板同士を重ねて溶接する際の溶接欠陥発生率とスパッタ数との関係を示すグラフである。
【図１３】板厚２．０ｍｍの亜鉛メッキ鋼板同士を重ねて溶接する際の溶接欠陥発生率とスパッタ数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１〜図７は本発明に係るレーザ溶接良否判定装置の一実施例を示している。この実施例では、互いに重ねた亜鉛メッキ鋼板同士のレーザ溶接に本発明に係るレーザ溶接良否判定装置を用いた場合を例に挙げて説明する。
【００３０】
図１に示すように、互いに重ねた亜鉛メッキ鋼板Ｗ，Ｗ同士のレーザ溶接を行うレーザ溶接装置１は、加工用レーザ光Ｌの光路であるハーフミラー２と、集光部３を備えている。この集光部３は、ハーフミラー２を通して伝送される加工用レーザ光Ｌを適切なサイズに集光して亜鉛メッキ鋼板Ｗに照射する集光レンズを内蔵している。
【００３１】
このレーザ溶接装置１による溶接部の溶接良否を判定するレーザ溶接良否判定装置１０は、高速度カメラ１１と、解析部１２と、モニタ１３を備えている。高速度カメラ１１は、その光軸が加工用レーザ光Ｌと同軸を成すように配置されて溶接部Ｗａないしその近傍を撮影する。解析部１２は、高速度カメラ１１で撮影した画像内の単位長さ辺りのスパッタ数Ｐ（図２に示す）及び高輝度部面積をパラメータとして解析して、この解析したパラメータをあらかじめ作成した対照テーブルに対比させて溶接部Ｗａの溶接の良否を判定する。モニタ１３は、解析部１２で判定された溶接部Ｗａの溶接良否を表示する。
【００３２】
この場合、単位長さ辺りのスパッタ数Ｐが、あらかじめ作成した対照テーブルにおける基準値を超える場合には、解析部１２によって、亜鉛メッキ鋼板Ｗ，Ｗ間の間隙過小によるピット（溶接欠陥）の発生と判定され、高輝度部面積の分散値が、あらかじめ作成した対照テーブルにおける基準値を超える場合には、解析部１２によって、亜鉛メッキ鋼板Ｗ，Ｗ間の間隙過大による溶け落ち（溶接欠陥）の発生と判定されるようになっている。一方、単位長さ辺りのスパッタＰの数及び高輝度部面積の分散値が、いずれも対照テーブルの基準値以内である場合には、解析部１２によって、溶接良と判定されるようになっている。
【００３３】
このような構成を成すレーザ溶接良否判定装置１０の動作を説明する。まず、レーザ溶接装置１の図外に配置したレーザ発振器が起動すると、このレーザ発振器で発振された加工用レーザ光Ｌが光路であるハーフミラー２を介して集光部３に伝送される。
伝送された加工用レーザ光Ｌは、集光部３に内蔵した集光レンズで適切なサイズに集光されて亜鉛メッキ鋼板Ｗに照射される。これと同時に、亜鉛メッキ鋼板Ｗを載せた図示しないテーブルが水平方向に動作することで、亜鉛メッキ鋼板Ｗの溶接部Ｗａが移動する。
【００３４】
このレーザ溶接装置１による溶接の開始に伴って、加工用レーザ光Ｌに光軸を重ね合わせた高速度カメラ１１によって溶接部Ｗａの撮影が開始されると、図３に示すように、まず、ステップＳ１において解析部１２に可視化画像が入力される。次いで、この解析部１２では、ステップＳ２において、連続する２コマの画像のコントラストの差分がとられ、この差分があらかじめ設定した閾値以上である場合はステップＳ３に進む。このステップＳ３において、さらに上記閾値以上のピクセル（画素）面積が０．２ｍｍ２以上である場合はステップＳ４に進み、移動している一つの物体（移動物体）と定義されてその重心が算出される。
【００３５】
続いて、ステップＳ５において、図４に示すように、上記移動物体が溶接部Ｗａのレーザ照射点Ｌａから放射状に離散し且つ放射方向に伸びる直線ＬＬ上に設定回数以上乗ったか否かが解析部１２により演算される。この移動物体が放射状に離散し且つ放射方向の直線ＬＬ上に設定回数以上乗った場合には、ステップＳ６において、スパッタＰとしてカウントされる。
このカウントを行った時点以降に、上記移動物体が解析範囲内（図４のレーザ照射点Ｌａを中心とする円Ｃの中）に留まっている場合がある。ステップＳ６において、この留まっている移動物体が再度カウントされてしまうのを避けるために、上記直線ＬＬ上で且つカウントした地点よりもレーザ照射点Ｌａからの距離が遠い位置にある移動物体はカウントされずに無視される。
ステップＳ７では、上記スパッタＰとしてカウントされた移動物体が直線ＬＬ上であったとしても、レーザ照射点Ｌａからの距離がカウントした地点よりも近い位置に移動物体が存在する（あるいは新たに発生した）ことが確認された場合は、解析部１２により改めてスパッタＰの数のカウントが開始される。
【００３６】
ステップＳ２において、連続する２コマの画像のコントラストの差分があらかじめ設定した閾値に満たない場合や、ステップＳ３において、閾値以上のピクセル面積が０．２ｍｍ２に満たない場合や、ステップＳ５において、上記移動物体がレーザ照射点Ｌａに対して放射状に離散し且つ放射方向に伸びる直線ＬＬ上に設定回数以上乗っていない場合には、ステップＳ８において、この移動物体がスパッタＰでないものとして解析部１２により処理される。
【００３７】
このようにして、撮影された画像内の単位長さ辺りのスパッタＰの数が、解析部１２で順次解析され、最終的に単位長さ辺りのスパッタＰの数が、あらかじめ作成した対照テーブルにおける基準値を超える場合には、亜鉛メッキ鋼板Ｗ，Ｗ間の間隙過小によるピット（溶接欠陥）の発生と判定され、単位長さ辺りのスパッタＰの数が、基準値以内である場合には溶接良と判定され、いずれの場合も溶接部Ｗａの溶接の良否がモニタ１３上に表示される。
【００３８】
また、高速度カメラ１１による溶接部Ｗａの撮影が開始されると、図５に示すように、解析パラメータである高輝度部面積の分散値における判定フローのステップＳ２１において、解析部１２に可視化画像が入力される。次いで、ステップＳ２２において、図７に示すように、解析部１２では、レーザ照射点Ｌａを中心にした直径３０ピクセルの円内における輝度値２３０以上の部分Ｈｉのピクセル数が計測され、ステップＳ２３において、１コマ毎にピクセル数が計測されて順次テキストファイルに計測値が書き出される。なお、輝度値の上限は８ビット（２５６）である。
【００３９】
すなわち、撮影した画像内の高輝度部面積の分散値も解析部１２で順次解析され、最終的に高輝度部面積の分散値があらかじめ作成した対照テーブルにおける基準値を超える場合には亜鉛メッキ鋼板Ｗ，Ｗ間の間隙過大による溶け落ち（溶接欠陥）の発生と判定されると共に、高輝度部面積の分散値が対照テーブルの基準値以内である場合には溶接良と判定されて、いずれの場合も溶接部Ｗａの溶接の良否がモニタ１３上に表示される。
【００４０】
つまり、レーザ溶接作業を行いつつ、目視することができない溶接部Ｗａの溶接の良否、すなわち、亜鉛メッキ鋼板Ｗ，Ｗ間の間隙過小によるピットの発生と、適正な溶接と、亜鉛メッキ鋼板Ｗ，Ｗ間の間隙過大による溶け落ちの発生とを一貫して認識し得ることとなり、加えて、溶接部の欠陥発生率や欠陥発生量に基づいて、引張剪断強度予測及び破断モード予測を行い得ることとなる。
【００４１】
加えて、この実施例では、解析パラメータとしてキーホールの検出頻度も採用しており、高速度カメラ１１による溶接部Ｗａの撮影が開始されると、図６に示すように、キーホールの検出頻度における判定フローのステップ３１において、解析部１２に可視化画像が入力される。次いで、上記と同じく、ステップＳ３２において、図７に示すようにレーザ照射点Ｌａを中心にした直径１０ピクセルの円内における輝度値１００以下の部分Ｌｏの存在の有無が確認されて、輝度値１００以下の部分が有れば「１」が、無ければ「０」が出力され、ステップＳ３３において、１コマ毎に輝度値１００以下の部分Ｌｏの存在の有無が確認されて順次テキストファイルに計測値が書き出される。
【００４２】
このようにして、撮影したピクセルに基づいて溶接時におけるキーホールの検出頻度も解析部１２において解析され、キーホールの検出頻度があらかじめ設定した基準の割合以上のときに溶接良と判定されると共に、基準の割合に満たないときに溶接不良と判定されて、モニタ１３上に表示される。
【００４３】
ここまでは、解析部１２に入力された可視化画像を詳細に解析した場合を説明したが、図８に示すように、解析を比較的簡略なものとすることができる。
【００４４】
すなわち、ステップＳ１１において、解析部１２に可視化画像を入力する。次いで、ステップＳ１２において、解析部１２では指定された解析範囲内における閾値以上の輝度のピクセルを検出する。
【００４５】
続いて、ステップＳ１３において、輝度が閾値以上であるピクセル面積が０．２ｍｍ２以上である場合は、ステップＳ１４においてその静止画像内におけるスパッタＰの数をカウントし、これを指定した画像全体に対して行って、カウントしたスパッタＰの総数を解析画像枚数で除して平均スパッタ数を算出する。
【００４６】
ステップＳ１３において輝度が閾値以上であるピクセルの面積が０．２ｍｍ２に満たない場合は、ステップＳ１５において物体をスパッタＰでないものとして処理する。
【００４７】
このようにして、解析部１２において撮影した画像に基づいて溶接時における平均スパッタ数が解析され、この平均スパッタ数があらかじめ作成した対照テーブルにおける基準値以内である場合には溶接良と判定されると共に、基準値を超える場合には溶接不良と判定されて、いずれの場合も溶接部Ｗａの溶接の良否がモニタ１３上に表示される。
【００４８】
この場合も、溶接作業を行いながら、目視することができない溶接部Ｗａの溶接の良否を認識し得ることとなり、加えて、溶接部の欠陥発生率や欠陥発生量に基づいて、引張剪断強度予測及び破断モード予測を行い得ることとなる。
【００４９】
なお、上記した実施例のように、本発明に係るレーザ溶接良否判定装置を亜鉛メッキ鋼板同士のレーザ重ね溶接に用いた場合には、亜鉛メッキが溶融して発生するヒューム量をパラメータとして採用することができる。
【００５０】
上記した実施例では、本発明に係るレーザ溶接良否判定方法及びレーザ溶接良否判定装置を通常のレーザ溶接に適用した場合を示したが、他の適用例として、ガルバノミラー等の光学系を用いて長焦点距離のレーザを高速で移動させるレーザリモート溶接や、レーザアークハイブリット溶接にも適用することができる。
【００５１】
また、上記した実施例では、加工用レーザ光Ｌと同軸を成すように高速度カメラ１１を配置するようにしているが、これに限定されるものではなく、溶接部を斜めから撮影するように高速度カメラ１１を配置してもよい。
【００５２】
さらに、上記した実施例では、本発明を互いに重ねた亜鉛メッキ鋼板同士のレーザ溶接に用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、互いに重ねたＳＵＳやＳＮ４００同士のレーザ溶接に用いてもよい。
本発明に係るレーザ溶接良否判定方法及びレーザ溶接良否判定装置の構成は、上記した実施例の構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５３】
１０  レーザ溶接良否判定装置
１１  高速度カメラ
１２  解析部
１３  モニタ
Ｌ  加工用レーザ光
Ｐ  スパッタ
Ｗ  亜鉛メッキ鋼板
Ｗａ  溶接部
【図１】
2011024904.tif 000003
【図２】
2011024904.tif 000004
【図３】
2011024904.tif 000005
【図５】
2011024904.tif 000006
【図６】
2011024904.tif 000007
【図８】
2011024904.tif 000008
【図９】
2011024904.tif 000009
【図１０】
2011024904.tif 000010
【図１１】
2011024904.tif 000011
【図１２】
2011024904.tif 000012
【図１３】
2011024904.tif 000013
【図４】
2011024904.tif 000014
【図７】
2011024904.tif 000015
【国際調査報告】
2011024904.tif 000016
2011024904.tif 000017
2011024904.tif 000018
2011024904.tif 000019
2011024904.tif 000020
2011024904.tif 000021